基于CFD的燃氣熱水器性能研究.pdf

1、本文以燃氣熱水器的核心部件——換熱器作為研究對象，分析了現(xiàn)有的由銅翅片管換熱器構(gòu)成的燃氣熱水器的傳熱過程，以此為基礎通過數(shù)值模擬的方式分析了某一機型上的銅翅片管換熱器內(nèi)部流體的流動和換熱情況，對其結(jié)構(gòu)提出了改進意見，進一步的為了提升燃氣熱水器性能和降低生產(chǎn)成本，設計計算了一種不銹鋼制人字形波紋扁管換熱器，并對其進行了數(shù)值模擬，理論上證明了其可行。本文主要做了以下工作:
　　(1)通過合理的假設和簡化模型，利用Ansys CFX軟件

2、對銅翅片管換熱器內(nèi)的煙氣流動和換熱情況進行了分析，發(fā)現(xiàn)在管子背風面存在渦流漩渦區(qū)域，削弱了換熱，提出在該區(qū)域打孔或改變?yōu)橥蛊鹦螤畹母倪M意見。另外還研究了翅片厚度、翅片間距和管徑對熱效率的影響，對它們的取值范圍作了估計，并指出翅片間距的影響最大。
　　(2)通過前面的分析知道了銅翅片管換熱器的結(jié)構(gòu)缺陷，在此基礎上設計計算了一種不銹鋼制人字形波紋扁管換熱器，初步確定其結(jié)構(gòu)形式，并對其進行仿真模擬，結(jié)果表明人字形波紋起到了強化傳熱的作用

3、，但同時也使流體在一部分區(qū)域形成較大的渦流漩渦區(qū)域，使得換熱削弱。為此提出了增大槽寬和改為梯形槽兩種改進方案，對比發(fā)現(xiàn)梯形槽在改善流動和換熱狀況的同時，由于擴展的換熱面積減小，對整體的換熱效果提升不大，而當槽寬增大到1.5mm時具有較好的傳熱效果，有效改善了整機熱效率。
　　(3)人字形波紋扁管換熱器最終模擬結(jié)果為:熱效率為85.24％，溫升為26℃，排煙溫度為192℃，達到了國家標準，理論上證明其可行。同時和原有的銅翅片管相比其